При термофлуктуационном механизме разрушения средняя скорость роста микротрещины v = v\ — v2, где v\ и v2 — флуктуаци-онные скорости соответственно роста и смыкания микротрещины, зависящие от вероятности процессов разрыва и восстановления связей, которые, в свою очередь, зависят от температуры Т и растягивающего напряжения ю, которое снижает энергию активации разрыва связи (О' — соа*) и увеличивает энергию активации восстановления связи (?/' + ю0*). В результате для средней скорости роста трещины получается уравнение[1, С.298]
Хотя вопрос о детальном механизме разрушения ориентированных (и не только ориентированных) полимеров и вообще твердых тел стал в настоящее время предметом оживленной дискуссии, обойти его молчанием нельзя, ибо он имеет значение не только для физики прочности и следующих из нее прикладных проблем, но и для понимания физики ориентированного состояния полимеров. 370[2, С.370]
Современные представления о механизме разрушения полимеров и о роли тепловых флуктуации в этом процессе были заложены в работах Александрова [15], Журкова [2, 12—14], Бартенева [1] и ряда других исследователей. Было установлено, что разрушение полимеров связано с образованием и ростом микротрещин. Принято считать, что процесс разрушения состоит из двух стадий. На первой стадии возникают и растут первичные трещины, на второй эти трещины быстро развиваются и прорастают через все поперечное сечение образца, приводя к его разрушению.[5, С.294]
Неясны представления Орована и о механизме разрушения. В своей теории он не рассматривал трещин (по крайней мере, явно) и считал, что отрыв происходит одновременно по всей площади поперечного сечения. Однако введение им в расчет энергии новых свободных поверхностей указывает на то, что речь идет о процессе разрушения реального материала, содержащего дефекты, так как в бездефектном материале разрушение эквивалентно диссоциации и свободной поверхности не образуется.[3, С.24]
Последние ввели в представления о механизме разрушения такие понятия, как энергетический барьер (на основании представлений Эйринга). Применительно к нехрупкому разрыву полимеров представления о фтуктуационном механизме разрыва связей были сформулированы В. Е. Гулем, Н. Я- Сидневой и Б. А. До-гадкиным [15, с. 422]. Эти авторы в 1951 г. писали, что «деформирующая нагрузка распределяется по цепям главных химических валентностей и межмолекулярным связям, обусловленным силами Ван-дер-Ваальса. Последние неустойчивы и разрушаются, как только кинетическая энергия теплового движения для данной кинетической единицы превысит потенциальную =>н?рг"ю МРУГ— молекулярного взаимодействия... Повышение температуры сопровождается увеличением кинетической энергии звеньев цепных молекул и приводит к возрастанию числа межмолекулярных связей, разрушенных и восстановленных в новом месте. Другими словами, с повышением температуры уменьшается число межмолекулярных связей, несущих нагрузку... Возрастание значений деформирующих нагрузок должно приводить к уменьшению времени существования таких связей в соответствии с известной зависимостью[4, С.145]
Зависимость скорости роста микротрещин от напряжения должна приводить к временной зависимости прочности даже при атермическом механизме разрушения. По мере роста краевой микротрещины в глубь образца напряжение о' в еще не разрушенном поперечном сечении постепенно возрастает, если растягивающая нагрузка в процессе опыта сохраняется постоянной. Одновременно возрастает скорость роста трещины v, начиная от стартовой vs и кончая предельной Voo, в соответствии с уравнением (4.36), в котором а теперь должно быть заменено на 'a', a vs на v. Связь между этими напряжениями для тонкой полоски задается уравнением о' = 0/(1—1/L), где[7, С.96]
Монография посвящена вопросам прочности высокоэластических материалов и отражает современное состояние этой проблемы. В книге даются представления о прочности, долговечности и механизме разрушения твердых тел и полимеров. Рассмотрены вопросы прочности высокоэластических материалов, влияние режимов деформации, состава и структуры резин на прочность и долговечность. В последних пяти главах рассматриваются вопросы растрескивания и долговечности резин в условиях действия химических агентов.[3, С.2]
Независимость энергии активации от ориентации и совпадение ее величины с энергией активации термической деструкции полимера в вакууме позволяют сделать следующее заключение." Главным в механизме разрушения твердых полимеров является разрыв химических связей независимо от того, находится ли полимер в неориентированном или ориентированном состоянии, причем в элементарном акте разрушения рвется примерно одна химическая связь.[3, С.141]
Сейчас уже стало общепризнанным определяющее влияние специфического изменения структуры полимеров в процессе их разрушения, сформулированное автором в работах 1951—1964 гг. Все больше сторонников приобретает концепция, развитая автором в 50-х годах, в которой существенная роль в механизме разрушения полимеров отводится разрыву межмолекулярных связей.[4, С.6]
Подставив сюда значения ц, для ПММА, получим: vlt — = 0,34У?7р, или ик = 680 м/с, что согласуется с экспериментальными данными (700 м/с). Некоторый разнобой в численных значениях VK (для ПМ^А приводятся данные ук = 400 и 700 м/с) может быть объяснен явлением бифуркации (разветвления) трещины при атермическом механизме разрушения, если учесть, что вторичные трещины имеют меньшую скорость роста. Кроме того, VK зависит от температуры через температурные зависимости (х и Е, Наиболее отчетливо атермический механизм наблюдается в неорганических стеклах [1.3], температура хрупкости которых лежит в области высоких температур. Атермические процессы разрушения стекол подробно описаны в монографии Керкгофа [4.25].[7, С.176]
Уравнение (4.37) описывает атермическую временную зависимость прочности идеального хрупкого материала. Зависимость т от 'а очень слабая: при о<ак долговечность равна бесконечности, при о—»ioo она стремится к значению too^ ==4,3-10~6 с, а при 'а —а„ она равна 0,5 ят«=. Как видно, долговечность уже при а = сгк чрезвычайно мала, а затем при увеличении а еще немного уменьшается. Таким образом, при атер-мическом механизме разрушения хрупкого материала существенной временной зависимости прочности нет. Следовательно, наблюдаемая сильно выраженная временная зависимость хрупкой прочности полимеров объясняется другим механизмом разрушения.[7, С.97]
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА СТУДЕНТАМ!!! Задачи по теоретической механике из сборника курсовых работ под редакцией А.А. Яблонского, Кепе, Диевского. Быстро, качественно, все виды оплат, СМС-оплата.
А также: Готовые решения задач по теормеху из методичек Тарга С.М. 1988 и 1989 г. и задачника Мещерского. Решение любых задач по термеху на заказ.
Если Вам нужны решения задач по Физике из методички Чертова А.Г. для заочников, а также решебнки: Прокофьева, Чертова, Воробьёва и Волькинштейна. Решение любых задач по физике и гидравлике на сайте fiziks.ru
Что самое приятное на любом из этих сайтов Вы можете заказать решение задач по другим предметам: химия, высшая математика, строймех, сопромат, электротехника, материаловедение, ТКМ и другие.